高分子物理化學(xué)課程第六次作業(yè)答案解析

高分子物理1. 請(qǐng)列舉三種測(cè)定取向度的方法。（10分）答：（1）雙折射法利用平行于纖維軸和垂直于纖維軸兩個(gè)方向上折光率之差倆衡量取向度。f=?n/?n0其中，f表示取向度；?n表示纖維的雙折射率；?n0表示理論上雙折射最大值。（2）聲速法利用聲波在分子鏈方向的傳播速度與其垂直方向上傳播速度的不同來(lái)衡量取向度。cos2?=1-2/3(Cu/C)2求得f=1/2(3cos2?-1)。Cu為各向同性材料的聲速，C為待測(cè)樣品沿參考方向測(cè)定的聲速。（3）X衍射法通過(guò)X衍射的平板照相圖可以定性判斷出它的取向度，對(duì)于結(jié)晶高分子，在沒(méi)有拉伸的時(shí)候，它有一個(gè)清晰的同心圓，同心圓的每一個(gè)圓環(huán)代表著一個(gè)組晶面，取向拉伸以后，同心圓環(huán)隨著取向程度的增加變成了圓弧，最后凝聚成一個(gè)點(diǎn)。通過(guò)X衍射的強(qiáng)度，方位角，根據(jù)衍射峰強(qiáng)的表達(dá)式，可以計(jì)算出cos2?，根據(jù)f=1/2(3cos2?-1)?？梢远康那蟪鋈∠蚨取?. 請(qǐng)按照從高溫到低溫的順序列出液晶聚合物可能出現(xiàn)的液晶晶型。（10分）答：（1）熱致液晶從高溫至低溫可能出現(xiàn)的液晶晶型分別為向列相、近晶A相、近晶C相。向列相只有一維的取向序，無(wú)平動(dòng)序；近晶A相有一維的取向序，還有一維的平動(dòng)序；近晶C相有二維的取向序，還有一維的平動(dòng)序。（2）溶致液晶只有向列相，只有一維的取向序，無(wú)平動(dòng)序。3. 什么是溶致液晶和熱致液晶？這兩種液晶分別有幾種晶型？（10分）答：溶致液晶和熱致液晶都是聚合物液晶的一種，他們都是單體不具有液晶行為，聚合之后表現(xiàn)出液晶性質(zhì)的聚合物。溶致液晶是指在溶液中達(dá)到一定濃度后表現(xiàn)出液晶性的聚合物，主要代表為芳香族尼龍；熱致液晶是指熔融后表現(xiàn)出液晶性質(zhì)的聚合物，主要代表為脂肪族聚酯。溶致液晶只有向列相；熱致液晶分為向列相、近晶A相、近晶C相。4. 取向因子等于1時(shí)，表示完全的一維取向（A）（4分）A對(duì)B錯(cuò)5. 液晶的晶型包括（ABCD）（5分）A向列型B膽甾型C近晶A型D近晶C型6. 請(qǐng)列舉6個(gè)可以從應(yīng)力-應(yīng)變曲線中得到的性能參數(shù)。（10分）答：從上圖的應(yīng)力應(yīng)變曲線，我們可以看出，高分子材料在拉伸的過(guò)程中出現(xiàn)了5個(gè)階段，分別對(duì)應(yīng)的是Ⅰ彈性形變，Ⅱ屈服階段，Ⅲ應(yīng)變軟化，Ⅳ冷拉，Ⅴ應(yīng)變硬化。彈性形變階段，應(yīng)力與應(yīng)變呈現(xiàn)線性關(guān)系，比例系數(shù)就是楊氏模量；屈服階段強(qiáng)度達(dá)到了最大值，應(yīng)力的最大值我們稱為屈服強(qiáng)度；應(yīng)變軟化階段，強(qiáng)度不增反降；冷拉階段，應(yīng)力基本保持不變，發(fā)生大形變；應(yīng)變硬化階段，材料強(qiáng)度隨著應(yīng)變的發(fā)展逐漸升高，最后出現(xiàn)斷裂，斷裂時(shí)的強(qiáng)度稱為斷裂強(qiáng)度（抗張強(qiáng)度），斷裂時(shí)材料伸長(zhǎng)的長(zhǎng)度與原樣條長(zhǎng)度之比稱為斷裂伸長(zhǎng)率。在整個(gè)應(yīng)力應(yīng)變曲線上，材料處于逐漸拉伸狀態(tài)，所以可以得出拉伸強(qiáng)度，整個(gè)過(guò)程中曲線下的面積值為韌性大小。應(yīng)力應(yīng)變曲線可以得到的6個(gè)性能參數(shù)：楊氏模量、屈服強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度（抗張強(qiáng)度），斷裂伸長(zhǎng)率，拉伸強(qiáng)度，韌性大小。7. 下列結(jié)構(gòu)中與取向有關(guān)的有：（ABC）（5分）A.纖維晶；B.冷拉；C.銀紋；D.斷裂；8. 韌性響應(yīng)的標(biāo)志是出現(xiàn)（C）（4分）A彎曲B形變C屈服D斷裂9. 材料出現(xiàn)韌性的根源是（D）（4分）A材料發(fā)生形變B分子鏈運(yùn)動(dòng)C施加外力的影響D塑性流動(dòng)吸收能量10. 決定材料脆或者硬的因素有（ABC）（5分）A溫度B拉伸速度C剪張比D屈服強(qiáng)度11. 無(wú)定型聚合物和結(jié)晶聚合物在冷拉過(guò)程中產(chǎn)生的塑性形變?cè)赥g以上可完全恢復(fù)（B）（4分）A對(duì)B錯(cuò)12. 銀紋是可逆的，可通過(guò)退火消除，發(fā)生的機(jī)理是張力作用下鏈段被迫伸展。（9分）13. 銀紋分為（ABC）（5分）A應(yīng)力銀紋B溶劑銀紋C環(huán)境銀紋D斷裂銀紋14. 提高材料強(qiáng)度的方法有那些？（10分）答：（1）分子鏈：剛性增加，適度交聯(lián)，極性增加（2）凝聚態(tài)：提高結(jié)晶度（3）納米材料：增加分子間相互作用（4）纖維增強(qiáng)：幫助機(jī)體承擔(dān)載荷（5）缺陷：盡量避免缺陷，盡可能減少缺陷的形成和缺陷的尺寸。（6）分子量：增加分子量可以提高材料強(qiáng)度，當(dāng)分子量超過(guò)8Me時(shí)強(qiáng)度不隨分子量增加而增強(qiáng)。15. 橡膠增韌的兩大機(jī)理（BD）（5分）A伸縮機(jī)理B剪切帶機(jī)理C屈服機(jī)理D銀紋機(jī)理高分子化學(xué)第六次作業(yè)1（簡(jiǎn)答題）在下列5種單體中（1）異丁烯；（2）丙烯腈；（3）丁二烯；（4）苯乙烯；（5）烷基乙烯基醚，哪些單體既能進(jìn)行陽(yáng)離子聚合，又能進(jìn)行陰離子聚合，并簡(jiǎn)述原因。（10分）答案：既能進(jìn)行陽(yáng)離子聚合又能進(jìn)行陰離子聚合的單體有：（3）丁二烯和（4）苯乙烯。原因如下：異丁烯有兩個(gè)供電子甲基，使碳碳雙鍵電子云密度增加很多，有利于陽(yáng)離子活性種的進(jìn)攻，另一方面又使生成的碳陽(yáng)離子電子云分散而穩(wěn)定，減弱副反應(yīng)，因此異丁烯只能進(jìn)行陽(yáng)離子聚合；丙烯腈中氰基是吸電子基團(tuán)并且丙烯腈為π-π共軛的烯類(lèi)，吸電子基團(tuán)使雙鍵上的電子云密度減弱，有利于陰離子的進(jìn)攻，并使所形成的碳陰離子的電子云密度分散而穩(wěn)定，因此丙烯腈只能進(jìn)行陰離子聚合；而丁二烯和苯乙烯具有共軛結(jié)構(gòu)，π電子的活動(dòng)性強(qiáng)，易誘導(dǎo)極化，因此既能進(jìn)行陽(yáng)離子聚合，又能進(jìn)行陰離子聚合；烷基乙烯基醚中烷氧基的誘導(dǎo)效應(yīng)使雙鍵的電子云密度降低，但氧原子上未共用電子對(duì)與雙鍵形成的p-π共軛效應(yīng)，卻使雙鍵電子云密度增加，相比之下，共軛效應(yīng)占主導(dǎo)地位，因此，烷氧基的共振結(jié)構(gòu)使形成的碳陽(yáng)離子上的正電荷分散穩(wěn)定，結(jié)果，烷基乙烯基醚更容易進(jìn)行陽(yáng)離子聚合。2（簡(jiǎn)答題）在異丁烯陽(yáng)離子聚合中，以SnCl4作引發(fā)劑，下列物質(zhì)：硝基乙烷、丙烷、氯化氫為共引發(fā)劑，請(qǐng)列出聚合速率隨引發(fā)劑的增大次序并說(shuō)明原因。（10分）答案：氯化氫＞硝基乙烷＞丙酮。原因：陽(yáng)離子聚合中引發(fā)劑和共引發(fā)劑的不同組合，活性差異很大，主要決定于向單體提供質(zhì)子的能力。SnCl4引發(fā)異丁烯聚合時(shí)，聚合速率隨共引發(fā)劑酸的強(qiáng)度增加而增大。引發(fā)劑酸的強(qiáng)度次序?yàn)椋郝然瘹洌敬姿幔鞠趸彝椋颈椒樱舅炯状迹颈?。所以聚合速率隨引發(fā)劑的增大次序?yàn)槁然瘹洌鞠趸彝椋颈?（簡(jiǎn)答題）簡(jiǎn)述活性聚合的判斷依據(jù)。（10分）答案：活性聚合有下列四大特征，這些特征可以用做活性聚合的判據(jù)。大分子具有活性末端，有再引發(fā)單體聚合的能力；聚合度與單體濃度/起始引發(fā)劑濃度的比值成正比；聚合物分子量隨轉(zhuǎn)化率線性增加；所有大分子鏈同時(shí)增長(zhǎng)，增長(zhǎng)鏈數(shù)不變，聚合物分子量分布窄。4（簡(jiǎn)答題）分別簡(jiǎn)述陰離子聚合和陽(yáng)離子聚合增長(zhǎng)速率常數(shù)的影響因素。（10分）答案：（1）陰離子聚合增長(zhǎng)速率常數(shù)的影響因素：①溶劑的影響②反離子影響③溫度的影響陽(yáng)離子聚合速率常數(shù)的影響因素5（計(jì)算題）采用萘鈉作引發(fā)劑，苯乙烯進(jìn)行陰離子聚合，試求：若苯乙烯的濃度為1.5mol/L，萘鈉的濃度為3.2*10-5mol/L，當(dāng)表觀反應(yīng)速率常數(shù)Kp=550mol/(L*S)時(shí)，起始聚合速率是多少？轉(zhuǎn)化率100%時(shí)的聚合度是多少？（10分）答案：6（填空，5分）陰離子聚合機(jī)理的特征，陽(yáng)離子聚合機(jī)理的特征。答案：快引發(fā)、慢增長(zhǎng)、無(wú)終止、無(wú)轉(zhuǎn)移；快引發(fā)、快增長(zhǎng)、易轉(zhuǎn)移、難終止。7（填空，5分）離子聚合的特點(diǎn)：、、、、。答案：?jiǎn)误w的選擇性高；聚合條件苛刻；聚合速率快，需要在低溫下進(jìn)行、引發(fā)體系往往為非均相；反應(yīng)介質(zhì)對(duì)聚合有很大影響。8（單選，5分）無(wú)終止的陰離子聚合，調(diào)節(jié)聚合物分子量的有效手段是（

）。A.溶劑性質(zhì)B.引發(fā)劑濃度C.鏈轉(zhuǎn)移劑的量D.溫度答案：B。課件第2節(jié)陰離子聚合（2）P5869(單選，5分)?鈉萘在四氫呋喃（THF）中引發(fā)苯乙烯聚合，形成苯乙烯陰離子時(shí)候，反應(yīng)體系顏色變?yōu)椋?/p>

）。A.綠色B.黃色C.紅色D.藍(lán)色答案：C。課本P16910(單選,5分)?Pka值大小可以指導(dǎo)嵌段共聚單體加入次序，苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯的pKa值分別為40和24，若制備嵌段共聚物，加料順序?yàn)椋?/p>

）。A.先加甲基丙烯酸甲酯，后加苯乙烯B.任意順序加入C.同時(shí)加入D.先加苯乙烯，后加甲基丙烯酸甲酯答案：D。課本P171。?11(單選,5分)?陰離子活性聚合的終止方式不包括（

）.A.人為終止B.微量雜質(zhì)使其終止C.活性端基異構(gòu)化終止D.雙基終止答案：D。課本P172頁(yè)。12(單選,5分)活性聚合難以實(shí)現(xiàn)的是（

）A.合成均一分子量聚合物B.制備遙爪聚合物C.聚合永遠(yuǎn)不終止D.制備嵌段共聚物答案：C。課本P172頁(yè)。13(單選，5分)陽(yáng)離子活性種與反離子所構(gòu)成的離子對(duì)可以處在多種狀態(tài)，其中活性最高的是（

）A.自由離子B.離子松對(duì)C.共價(jià)鍵D